一种兼容mimo和siso通信模式的可见光通信发射机与发射方法
【专利摘要】一种兼容MIMO和SISO通信模式的可见光通信发射机与发射方法，发射端采用由M×N个灯珠组成的照明LED，每个灯珠单独调制，并行传输的信号的每一帧用M×N的矩阵来表示，将所要发射的信息分为可以被SISO接收机和MIMO接受机接收的主要信息P，以及只能被MIMO接收机接收的次要信息S，在发射端将信息流进行串并转换使得所述主要信息P占据多路并行信号的一路，次要信息S占据其他多路，构造成M×N的规模，主要信息P放置在每一帧的M×N矩阵A的左上角位置，并对其进行反余弦变换构造成新的M×N矩阵B，将M×N矩阵B作为发射信息，逐个对应调制到M×N个LED灯珠上，即实现了可以兼容MIMO和SISO的发射机。
【专利说明】—种兼容MIMO和SISO通信模式的可见光通信发射机与发射方法
【技术领域】
[0001]本发明属于可见光通信【技术领域】，特别涉及一种兼容MMO和SISO通信模式的可见光通信发射机与发射方法。
【背景技术】
[0002]照明用LED具有转化效率高、节能省电、寿命长等优点；同时LED作为半导体器件具有高速调制特性，其发光强度能够随着输入电流的变化而高速变化，可以作为光通信的发射机。在频谱资源日益紧张、移动通信需求愈发强烈的当下，基于照明LED的可见光通信成为补充传统无线通信的有效手段之一。
[0003]现有用于照明的LED灯具通常使用多个灯珠组成，以实现更高的发光强度，一种示意图见图1，A、B、C、D分别表示四个LED灯珠。这种多灯珠的LED灯具恰好为MIMO可见光通信提供了发射机——每个灯珠独立调制和驱动，一个LED灯具可以实现多路并行传输。在接收端通常使用成像系统和光电接受阵列来精确区分每一路信号，以保证MMO传输中子信道不会混叠，一种4X4的MIMO可见光通信系统不意图如图2所不。
[0004]可以发现，MMO可见光通信系统充分利用了照明LED多光源的特点，复用空间维度，获得了更大的系统容量。但是，要注意照明LED各个灯珠发出的光在空间有明显的混叠，若要实现接收端各个子信道之间无混叠，须要使用成像系统和光电接受器阵列。这一定程度上增加了系统接收端的复杂性和成本。另一方面，SISO系统无需采用成像系统和光电接受阵列，SISO接收机检测整体光强，在各个灯珠发出的光混叠在一起的条件下，无法分别每个灯珠之间的区别，因此通常情况下各个灯珠整体调制，发射同样的信号。由于MIMO可见光通信系统和SISO可见光通信系统各自特点分明，接收机接收原理和关键部件明显不同，通常两套系统不能兼容。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种兼容MMO和SISO通信模式的可见光通信发射机与发射方法，使得传统MMO接收机和SISO接收机均可以接受该发射机发射的信号，MIMO接收机可以并行接受多路信号，SISO接收机可以接收单路信号。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0007]一种兼容MIMO和SISO通信模式的可见光通信发射机，发射端采用由MXN个灯珠组成的照明LED，每个灯珠单独调制，并行传输的信号的每一帧用MXN的矩阵来表示，将所要发射的信息分为可以被SISO接收机和MMO接受机接收的主要信息P，以及只能被MMO接收机接收的次要信息S，在发射端将信息流进行串并转换使得所述主要信息P占据多路并行信号的一路，次要信息S占据其他多路，构造成MXN的规模，主要信息P放置在每一帧的MX N矩阵A的左上角位置，并对其进行反余弦变换构造成新的MX N矩阵B，将MX N矩阵B作为发射信息，逐个对应调制到M X N个LED灯珠上，即实现了可以兼容MMO和SISO的发射机。
[0008]本发明兼容MMO和SISO通信模式的可见光通信发射方法，在发射端采用由MXN个灯珠组成的照明LED，每个灯珠单独调制，并行传输的信号的每一帧用MXN的矩阵来表示，将所要发射的信息分为可以被SISO接收机和MMO接受机接收的主要信息P，以及只能被MIMO接收机接收的次要信息S，在发射端将信息流进行串并转换使得所述主要信息P占据多路并行信号的一路，次要信息S占据其他多路，构造成MXN的规模，主要信息P放置在每一帧的MXN矩阵A的左上角位置，并对其进行反余弦变换构造成新的MXN矩阵B，将MXN矩阵B作为发射信息，逐个对应调制到MXN个LED灯珠上。
[0009]在接收端，SISO接收机检测到矩阵B中各个元素之和，即所有灯珠的光强之和，矩阵B中各个元素的平均值等于主要信息P，由此即可以恢复出主要信息P。MMO接收机通过成像系统获得没有相互混叠的子信道，从而检测出矩阵B中的各个元素，再对检测到的矩阵B做余弦变换即可以恢复出原始数据矩阵A，实现接收到主要信息P和各路次要信息S。
[0010]与现有技术相比，本发明通过对接收端发送的信息进行变换，实现了可以兼容SISO接收机和MMO接收机的功能。通过这种兼容模式，使得系统组成方案更加灵活多样，低成本的SISO接收机能接收到主要信息，高成本的MIMO接收机能够通过空间复用接收到多路信息。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是由4个灯珠组成的LED灯具示意图。
[0012]图2是一种4 X 4的MIMO可见光通信系统示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
[0014]本发明针对多个灯珠组成的照明LED实现，每个灯珠单独调制。假设需要传输的信息分成两类，一类是主要信息(用P表示)，这类信息可以被SISO接收机和MMO接受机接收；另一类是次要信息(用S表示)，这类信息只能被MIMO接收机接收。假设LED灯由MXN个灯珠构成，并行传输的信号的每一帧可以用MXN的矩阵来表示。
[0015]在发射端，将信息流进行串并转换，其中主要信息占据多路并行信号的一路，次要信息占据其他多路，并构造成MXN的规模。将每一帧的MXN矩阵用A来表示，主要信息放置在A的左上角位置，如下式所示:
[0016]
【权利要求】
1.一种兼容MMO和SISO通信模式的可见光通信发射机，发射端采用由MXN个灯珠组成的照明LED，每个灯珠单独调制，并行传输的信号的每一帧用MXN的矩阵来表示，其特征在于，将所要发射的信息分为可以被SISO接收机和MMO接受机接收的主要信息P，以及只能被MMO接收机接收的次要信息S，在发射端将信息流进行串并转换使得所述主要信息P占据多路并行信号的一路，次要信息S占据其他多路，构造成MXN的规模，主要信息P放置在每一帧的MXN矩阵A的左上角位置，并对其进行反余弦变换构造成新的MXN矩阵B，将M X N矩阵B作为发射信息，逐个对应调制到M X N个LED灯珠上，即实现了可以兼容MMO和SISO的发射机。
2.一种兼容MMO和SISO通信模式的可见光通信发射方法，其特征在于:在发射端采用由MXN个灯珠组成的照明LED，每个灯珠单独调制，并行传输的信号的每一帧用MXN的矩阵来表示，将所要发射的信息分为可以被SISO接收机和MMO接受机接收的主要信息P，以及只能被MMO接收机接收的次要信息S，在发射端将信息流进行串并转换使得所述主要信息P占据多路并行信号的一路，次要信息S占据其他多路，构造成MXN的规模，主要信息P放置在每一帧的MXN矩阵A的左上角位置，并对其进行反余弦变换构造成新的MXN矩阵B，将MXN矩阵B作为发射信息，逐个对应调制到MXN个LED灯珠上。
3.根据权利要求2所述兼容MMO和SISO通信模式的可见光通信发射方法，其特征在于:在接收端，SISO接收机检测到矩阵B中各个元素之和，即所有灯珠的光强之和，矩阵B中各个元素的平均值等于主要信息P，由此即可以恢复出主要信息P。
4.根据权利要求2所述兼容MMO和SISO通信模式的可见光通信发射方法，其特征在于:在接收端，MIMO接收机通过成像系统获得没有相互混叠的子信道，从而检测出矩阵B中的各个元素，再对检测到的矩阵B做余弦变换即可以恢复出原始数据矩阵A，实现接收到主要信息P和各路次要信息S。
【文档编号】H04B10/116GK103701528SQ201410023216
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2014年1月17日 优先权日:2014年1月17日
【发明者】余冰雁, 张洪明 申请人:清华大学